Il settore aerospaziale è una delle industrie più sofisticate e impegnative, con una pressione sempre crescente per la progettazione di componenti più leggeri, più resistenti e più efficienti. Tra i principali materiali che hanno anticipato tali sfide c'è l'alluminio, in particolare se applicato con diversi metodi di fusione. Grazie alle caratteristiche speciali del materiale, che includono resistenza, durata e riduzione del peso, fondamentali per le prestazioni di velivoli e veicoli spaziali, le fusioni in alluminio per il settore aerospaziale sono diventate un componente fondamentale di questa industria. 

I processi di fusione per la produzione di componenti in alluminio per il settore aerospaziale sono legati a diverse varietà di processi di fusione, come la colata in sabbia per il settore aerospaziale e la pressofusione per il settore aerospaziale. I pezzi più grandi e complicati vengono normalmente fusi con la colata in sabbia aerospaziale, mentre i pezzi più piccoli e di alto volume vengono normalmente fusi con l'attrezzatura per la pressofusione aerospaziale. Queste due strategie garantiscono la produzione di pezzi dettagliati di alta qualità, un aspetto molto impegnativo nel settore aerospaziale.

Questo articolo vi porterà nel mondo delle fusioni di alluminio per il settore aerospaziale, i loro tipi, l'uso, il processo, i vantaggi e il futuro.

Che cosa sono dunque le fusioni di alluminio aerospaziale?

Nella sua forma più elementare, il termine fusioni di alluminio aerospaziale significa semplicemente parti e componenti in alluminio realizzati con metodi di fusione. Per colata si intende il versamento di alluminio fuso in forme che utilizzano stampi per produrre forme diverse utilizzate nel settore aerospaziale. Queste fusioni svolgono un ruolo fondamentale nella maggior parte degli aerei commerciali e militari, dei veicoli spaziali e di altri dispositivi aerospaziali.

L'alluminio trova impiego nell'industria aerospaziale grazie alla sua leggerezza e all'elevato rapporto resistenza/peso. A causa dei materiali di alta qualità richiesti in questi settori, l'impiego di materiali extra-resistenti che funzionano bene in climi rigidi e sono leggeri ha portato alla crescita dell'uso delle leghe di alluminio nella produzione di componenti aerospaziali. Inoltre, il livello di resistenza alla corrosione e l'elevata resistenza alla fatica dell'alluminio ne accrescono l'importanza nell'ingegneria aerospaziale.

Processo di fusione dell'alluminio aerospaziale

Il processo di produzione della colata di alluminio aerospaziale è molto importante anche per la realizzazione di pezzi ad alte prestazioni utilizzati nelle aziende aerospaziali. Si tratta di un processo complicato attraverso il quale vengono eseguite diverse fasi per garantire che il prodotto finale soddisfi gli esigenti standard di resistenza, durata e precisione necessari nel caso dei prodotti aerospaziali. Il processo può variare a seconda del metodo di fusione, ad esempio la colata in sabbia aerospaziale o la pressofusione aerospaziale, ma i principi generali sono praticamente identici.

1. Creazione di modelli

Il processo iniziale della procedura di realizzazione delle fusioni in alluminio aerospaziale consiste nel creare un modello del pezzo da fondere. Si tratta di una replica del prodotto finale, solitamente realizzata con materiali come la cera o il metallo. Il modello viene calato in uno stampo (tipicamente utilizzando la colata in sabbia aerospaziale) o viene creato su un modello in uno stampo (attrezzatura per la pressofusione aerospaziale). Questo è importante per escludere le dimensioni e le forme problematiche del pezzo.

2. Realizzazione di stampi

Una volta realizzato il modello, viene creato uno stampo intorno al modello. Nel processo di colata in sabbia, il modello può essere contenuto impacchettando la sabbia (fine) intorno ad esso per formare una cavità. Nella pressofusione si utilizza uno stampo in metallo. Lo stampo deve garantire che l'alluminio fuso non venga fuso a causa della sua elevata temperatura, ma il requisito è che tutte le parti della cavità siano riempite con il materiale. Il metodo di colata determina il tipo di stampo da utilizzare: colata in sabbia aerospaziale o stampaggio in pressofusione aerospaziale.

3. Fusione dell'alluminio

Le fasi sarebbero la seconda fase di fusione dell'alluminio fino alla finitura fusa. A seconda del processo che si sta eseguendo, è normale riscaldare l'alluminio a una temperatura compresa tra 700 e 8800. L'alluminio liquido viene poi gestito accuratamente per evitare impurità e tracce. Questo aspetto riveste un ruolo fondamentale, soprattutto nell'industria aerospaziale, dove la precisione e la qualità del materiale sono fondamentali.

4. Versare l'alluminio fuso

Dopo la fusione, l'alluminio viene versato nello stampo. Con le attrezzature per la pressofusione aerospaziale, l'alluminio fuso viene forzato ad alta pressione nella cavità, in modo che ogni cavità sia riempita con precisione. Nella colata in sabbia aerospaziale l'alluminio viene versato a mano o con un sistema automatizzato. Durante la colata, a causa di uno scarso controllo del processo di colata, possono verificarsi diversi difetti, tra cui: bolle d'aria, crepe o riempimenti incompleti.

5. Solido e raffreddamento

Una volta versato nello stampo, l'alluminio fuso inizia a raffreddarsi. La solidificazione di questo processo di raffreddamento deve avvenire in modo uniforme e non deve subire deformazioni o crepe. Nel processo di colata in sabbia aerospaziale, la temperatura può variare in base allo spessore e alla complessità del pezzo. Il processo di pressofusione ha un raffreddamento più uniforme, grazie allo stampo in metallo, e la parte metallica si solidifica rapidamente.

6. Rimozione dello stampo

Quando l'alluminio è completamente solido, la pressa viene rimossa tempestivamente. Nella colata in sabbia aerospaziale, la sabbia viene fratturata per esporre il pezzo che è stato fuso. Nella pressofusione, lo stampo metallico viene aperto e il pezzo viene espulso. Si tratta di una fase delicata che richiede attenzione per evitare danni durante la rimozione del pezzo.

7. Post-elaborazione

Il processo di post-elaborazione di un pezzo fuso segue la rimozione dello stampo. In questa fase, il candidato rimuove qualsiasi materiale non necessario, ad esempio canale di colata o gating, dalla colata. Il pezzo può anche essere sottoposto a ulteriori processi, come la lavorazione, la lucidatura o il riscaldamento per ottenere la finitura superficiale, le dimensioni e le caratteristiche meccaniche necessarie. È più significativo per i cosiddetti pezzi di colata aerospaziali che necessitano di un'elevata precisione per essere trasferiti in base ai severi requisiti aerospaziali.

8. Ispezione e test

L'ultima fase del processo è costituita da una rigorosa fase di ispezione e collaudo. Gli ispettori controllano ogni pezzo di fusione di alluminio aerospaziale che potrebbe presentare crepe, porosità o errori dimensionali. L'integrità del pezzo viene spesso determinata con metodi di controllo non distruttivi, come l'ispezione a raggi X o a ultrasuoni. I pezzi che soddisfano tali ispezioni sono considerati pronti per l'uso aerospaziale.

Tipi di colata di alluminio aerospaziale

Diverse varietà di fusioni di alluminio aerospaziale sono utilizzate nel settore aerospaziale per realizzare componenti di alta qualità in una moltitudine di esemplari. Entrambe le tecniche presentano vantaggi esclusivi che soddisfano le esigenze di una particolare industria aerospaziale.

1. Colata in sabbia Aerospaziale

Esiste anche una colata in sabbia per il settore aerospaziale che può essere utilizzata per componenti più grandi e complessi. I modelli vengono posizionati sotto gli stampi di sabbia e versati con alluminio fuso per realizzare componenti di lunga durata come gli alloggiamenti delle turbine o i supporti dei motori. Questo è il metodo più adatto per realizzare componenti complessi e di grandi dimensioni che siano estremamente resistenti.

2. Utensili per la pressofusione aerospaziale

Pressofusione aerospaziale L'attrezzaggio si riferisce all'iniezione ad alta pressione di alluminio fuso in stampi creati in metallo. È ideale quando è richiesto un grande volume di pezzi precisi e coerenti, compresi gli aspetti dei motori e delle staffe di supporto. Garantisce una finitura e una precisione dimensionale superiori.

3. Colata di stampi permanenti

Gli stampi utilizzati nella colata permanente sono realizzati in metallo e creano componenti con eccellenti proprietà meccaniche e un'elevata resistenza. Il processo è particolarmente indicato per la produzione di componenti leggeri ma resistenti, come i telai e gli alloggiamenti degli aerei.

4. Colata a investimento

I getti di alta precisione, come le pale delle turbine, vengono fusi utilizzando la microfusione o il processo a cera persa. Si producono componenti molto dettagliati con tolleranze strette, essenziali per i componenti aerospaziali che hanno specifiche rigorose.

5. Pressofusione HPDC

Questo processo è realizzato mediante iniezione ad alta pressione di alluminio fuso in stampi. Può essere utilizzato per realizzare parti ripetibili di alta qualità, tra cui sistemi di controllo e supporti motore, resistenti e leggeri.

6. Fusione centrifuga

La colata centrifuga impiega parti a densità uniforme formate dall'applicazione della rotazione, adatta a parti cilindriche come alberi motore e cuscinetti. Il processo mira a rimuovere eventuali difetti e a fornire una proprietà standardizzata del materiale nella colata che viene definita colata di alluminio aerospaziale.

Materiali utilizzati per le fusioni di alluminio aerospaziali

I materiali necessari per la realizzazione di getti di alluminio aerospaziali devono essere di estrema robustezza, senza peso e devono essere in grado di resistere a condizioni ostili. Le leghe di alluminio successivamente impiegate nelle applicazioni aerospaziali dei getti di alluminio includono le seguenti, poiché possiedono determinate caratteristiche che sono considerate nell'uso in ambienti aerospaziali severi.

1. Alluminio 356

Il Getter è estremamente comune, utilizzato (tra le altre leghe) nelle leghe di alluminio aerospaziali. Ha ottime proprietà di fusione, è altamente resistente alla corrosione ed è più leggero. Viene impiegata soprattutto nella fabbricazione di parti del settore aerospaziale, compresi i blocchi motore, gli alloggiamenti delle turbine e la struttura degli aerei. La lega è forte e adatta alle condizioni di alta temperatura.

2. Alluminio 7075

L'Al 7075 è un metallo tenace con un'elevata resistenza alle sollecitazioni e alla fatica. Questa lega viene utilizzata nelle fusioni aerospaziali, dove le proprietà meccaniche del pezzo finito devono resistere a un elevato livello di utilizzo, tra cui longheroni d'ala, strutture della cellula e parti del carrello di atterraggio. Anche se è più difficile da fondere, rispetto ad altri tipi di leghe di alluminio, è tra le migliori opzioni quando si considerano le applicazioni aerospaziali ad alte prestazioni.

3. Alluminio 2024

Molti componenti dell'industria aerospaziale sono realizzati in alluminio 2024, che possiede un favorevole rapporto forza/peso e resistenza alla fatica. Questa lega fusa è comune nell'industria aerospaziale in parti fuse in sabbia come le ali degli aerei, la fusoliera e altre parti in cui si verificano sollecitazioni, in particolare nella progettazione strutturale dell'aereo. L'alluminio 2024 offre una buona lavorabilità ed è molto apprezzato per quanto riguarda la resistenza alle sollecitazioni, in particolare in condizioni di lavoro prolungate.

4. Alluminio 319

I getti di alluminio aerospaziale sono solitamente prodotti con alluminio 319, perché questo tipo di materiale ha eccellenti qualità di fusione e buone proprietà antiusura. Questa lega è molto diffusa nel processo di colata in sabbia del settore aerospaziale per realizzare componenti di motori, alloggiamenti e parti strutturali. Ha un'eccellente resistenza e resiste ad ambienti ad alta temperatura, quindi è adatta a componenti che presentano usura e sollecitazioni elevate.

5. Alluminio 6061

Una delle leghe più adatte per la produzione aerospaziale è l'alluminio 6061. Offre un'ottima combinazione di forza, resistenza alla corrosione e lavorabilità, per cui si adatta a strutture e parti ad alte prestazioni. Trova applicazione nell'ampio spettro della fusione di alluminio nel settore aerospaziale, che comprende i telai degli aerei, le ali e le parti dei veicoli spaziali.

6. Alluminio 5083

L'alluminio 5083 è in grado di resistere ampiamente alla corrosione ed è più comunemente utilizzato in applicazioni marine e aeree, in quanto gli oggetti possono essere esposti a condizioni drastiche. È molto forte, facilmente formabile ed eccezionalmente saldabile. Viene applicato specificamente a parti in ambienti soggetti ad acqua salata, come parti di aerei e veicoli spaziali.

Applicazioni delle fusioni in alluminio per il settore aerospaziale

Nella produzione di diverse parti del settore aerospaziale, è necessario utilizzare getti di alluminio aerospaziale. Queste proprietà (maneggevolezza, resistenza e resilienza) ne consentono l'impiego nella maggior parte delle aree di applicazione dell'industria aerospaziale.

1. Componenti strutturali degli aeromobili

Le fusioni in alluminio per il settore aerospaziale costituiscono gran parte della struttura degli aerei, come fusoliere, carrelli di atterraggio e strutture alari. Questi componenti devono avere un peso ridotto ma un'elevata resistenza e richiedono un adeguato rapporto resistenza/peso, che i getti di alluminio possono offrire. Materiali come i longheroni delle ali e le paratie sfruttano la capacità dell'alluminio di resistere alle sollecitazioni del volo, pur mantenendo un peso minimo.

2. Componenti del motore

I getti di alluminio aerospaziale sono utilizzati per produrre molti componenti del motore di un aereo, come blocchi motore, alloggiamenti per turbine e staffe. La forte dissipazione del calore dell'alluminio lo rende utile per gestire il forte calore del motore e la sua leggerezza favorisce il risparmio complessivo di carburante. Parte dei componenti fabbricati con l'uso di pezzi fusi aerospaziali contribuiscono a migliorare le prestazioni del motore, riducendone al contempo il peso.

3. Attuatori e sistemi di controllo

I getti di alluminio aerospaziale sono di fondamentale importanza per la produzione di elementi incorporati nei sistemi di controllo degli aeromobili, compresi gli attuatori, le valvole e le pompe. A tali componenti viene richiesto di possedere elevati standard di precisione e durata per garantire un funzionamento sicuro e di successo. I getti di alluminio offrono anche i migliori materiali richiesti in queste parti ad alte prestazioni.

4. Involucri e alloggiamenti per velivoli

Gli aeromobili dispongono di alloggiamenti per i loro sistemi elettrici e/o elettronici realizzati con fusioni di alluminio. Questi alloggiamenti sono utilizzati per proteggere le apparecchiature sensibili, pur agendo in modo leggero. L'impiego di fusioni in alluminio aerospaziale garantisce che la serie di questi componenti possa resistere alle condizioni atmosferiche, comprese le vibrazioni, all'umidità e alle temperature elevate.

5. Parti del carrello di atterraggio

Anche i componenti dei carrelli di atterraggio sono realizzati con pezzi fusi aerospaziali come componente chiave; il pezzo deve resistere ai grandi carichi e alle sollecitazioni del decollo, dell'atterraggio e del rullaggio degli aerei. I getti di alluminio sono preminenti per quanto riguarda la forza e la resistenza alla fatica in applicazioni come puntoni, attuatori e mozzi delle ruote.

6. Componenti del veicolo spaziale

Il risparmio di peso e la robustezza sono ancora più importanti nel caso di un veicolo spaziale. Getti di alluminio aerospaziale: Si possono trovare anche in una serie di applicazioni sul veicolo spaziale, come parti della struttura, pezzi del motore e componenti dell'equipaggiamento. La capacità di realizzare forme complesse con fusioni ad alta precisione consente la produzione di parti con esigenze personalizzate che rispondono alle necessità estreme dei viaggi nello spazio.

Vantaggi della colata di alluminio aerospaziale

I getti di alluminio aerospaziale presentano alcuni vantaggi per l'industria aerospaziale. I principali vantaggi sono:

Leggero e resistente

L'alluminio è naturalmente leggero e questo aspetto è molto importante nell'industria americana. Una perdita di peso che non comporta una perdita di resistenza si traduce in un miglioramento del consumo di carburante e delle prestazioni in generale. Il suo rapporto resistenza/peso è inoltre uno dei migliori di qualsiasi altro materiale applicato nella produzione aerospaziale per quanto riguarda le fusioni di alluminio.

Costo-efficacia

I processi di fusione dell'alluminio, tra cui la colata in sabbia aerospaziale e la pressofusione aerospaziale, possono comportare un grosso investimento iniziale in strumenti e attrezzature, ma a lungo termine consentono di risparmiare sui costi. L'ampia disponibilità di alluminio e l'efficacia delle procedure di colata consentono al materiale di essere un'opzione conveniente nella produzione su larga scala di componenti aerospaziali.

Resistenza alla corrosione

Una delle loro capacità più importanti è la resistenza alla corrosione, perché l'alluminio è un materiale ideale per l'ambiente estremo dell'aria e dello spazio. Questa resistenza alla corrosione aumenta la durata dei vari componenti e riduce al minimo il numero di interventi di manutenzione.

Problemi e tendenze future

Sebbene i vantaggi dei getti di alluminio per il settore aerospaziale siano evidenti, essi presentano anche problemi che devono essere risolti. Tra le sfide principali c'è la qualità dei getti, in particolare quando si tratta di pezzi dal design o dalla geometria complessa. Alcune di queste sfide vengono affrontate grazie ai nuovi progressi tecnologici, come lo sviluppo di nuovi e migliori materiali per stampi e la stampa 3D dei modelli di fusione.

C'è speranza per la crescita futura nel campo delle fusioni di alluminio aerospaziale, dove la tecnologia di fusione e lo sviluppo delle leghe sono destinati a progredire. Si stanno realizzando getti migliori con nuove leghe dalle proprietà migliorate per migliorare ulteriormente le proprietà in condizioni aerospaziali estreme. Inoltre, grazie all'introduzione di pratiche più sostenibili nell'industria aerospaziale, il riciclo dei getti di alluminio sta acquisendo maggiore importanza.

GC Precision Mold: Il miglior supporto per la fusione aerospaziale in alluminio

In GC Precision Mold abbiamo sviluppato una nicchia unica nella produzione di fusioni in alluminio aerospaziale di alta qualità e servizi di utensili di precisione. Le nostre capacità produttive ad alta tecnologia, in particolare la colata in sabbia aerospaziale e l'attrezzaggio per la pressofusione aerospaziale, producono pezzi che utilizzano i più alti standard qualitativi del settore. Siamo specializzati nella produzione di pezzi di fusione aerospaziali con uno standard estremamente elevato di precisione e robustezza; il nostro team di specialisti si dedica a garantire che ogni pezzo abbia la massima qualità possibile, rendendoci un fornitore affidabile di pezzi di fusione aerospaziali. L'attenzione al cliente è nel nostro DNA; forniamo un servizio/soluzione innovativo e coerente per tutte le vostre esigenze di fusione aerospaziale.

Conclusione

In sintesi, le fusioni di alluminio aerospaziale rappresentano oggi una parte essenziale del processo di produzione aerospaziale. Le fusioni di alluminio costituiscono il fulcro della maggior parte delle parti aerospaziali, sia per la resistenza strutturale di un aereo che per il funzionamento del motore. I metodi, come la colata in sabbia aerospaziale o la pressofusione aerospaziale, vengono continuamente migliorati e sono più precisi ed efficienti. L'alluminio possiede qualità preziose che lo hanno reso un materiale importante nell'industria aerospaziale grazie alla sua leggerezza e alla sua resistenza alla corrosione. Il futuro dei getti di alluminio nell'industria aerospaziale è brillante grazie all'evoluzione delle tecnologie ed è molto probabile che le loro prestazioni e innovazioni continueranno a crescere.

Domande frequenti 

1. Che tipo di fusioni aerospaziali in alluminio offrite?

Abbiamo una varietà di servizi di colata di alluminio aerospaziale che includono utensili di pressofusione aerospaziale e colata di sabbia aerospaziale presso GC Precision Mold. Sono sviluppati per soddisfare alla perfezione gli esatti requisiti dell'industria aerospaziale e certificano tutte le istituzioni in termini di precisione e affidabilità.

2. Qual è il vostro processo di controllo per garantire la qualità dei vostri pezzi fusi aerospaziali?

Inoltre, poniamo l'accento sul controllo di qualità in tutte le fasi del processo di produzione. Le nostre fusioni di alluminio aerospaziale sono rigorosamente testate, con prove di ispezione non distruttive come raggi X, ultrasuoni e così via. Questo garantisce che ogni pezzo abbia gli standard più elevati del settore in termini di durata e prestazioni.

3. In quali settori fornite servizi di casting?

GC Precision Mould si è specializzata nel servire il settore aerospaziale, fornendo getti di alluminio ad alta precisione utilizzati nella costruzione di parti di aerei e spaziali. Possiamo anche realizzare fusioni speciali utilizzate in altri settori che necessitano di composizioni resistenti, non pesanti e robuste.

4. Avete capacità su piccola e grande scala?

Disponiamo di una capacità produttiva versatile, in grado di soddisfare esigenze su piccola e grande scala. Le vostre esigenze possono includere la fusione di prototipi o la produzione di grandi volumi; in ogni caso, i getti di alluminio aerospaziale possono essere prodotti con la stessa precisione e gli stessi risultati di qualità.

5 . Cosa rende GC Precision Mold diversa dalle altre industrie di colata?

In GC Precision Mold disponiamo di una tecnologia all'avanguardia e di prestazioni eccellenti. Abbiamo una vasta conoscenza dell'aspetto della fusione aerospaziale e utilizziamo metodi avanzati di fusione, come gli utensili per la pressofusione aerospaziale, per realizzare componenti molto dettagliati e resistenti. La nostra attenzione è rivolta alla fornitura di soluzioni tecnologiche nuove e di un servizio affidabile che risponda ai requisiti specifici del mercato aerospaziale.